電子回路25【電験3種 理論】バイポーラトランジスタ電力増幅回路（コレクタ損失・A級/B級/C級）の誤りを判定する！平成27年度 A問題13 完全解説

今回は平成27年度 理論科目 A問題13を解説します。バイポーラトランジスタを用いた電力増幅回路（コレクタ損失、A級・B級・C級増幅回路）に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。

コレクタ損失はコレクタで消費される電力で、コレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧の積で表されます。A級は効率が低いが忠実、B級は無信号時に電流が流れず効率が良い、C級は高周波の電力増幅に使われるのがポイントです。

出題のポイント

平成27年度 理論科目 A問題13：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電子理論（電子回路）】 平成27年度 A問題13

　バイポーラトランジスタを用いた電力増幅回路に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）コレクタ損失とは、コレクタ電流とコレクタ・ベース間電圧との積である。
（2）コレクタ損失が大きいと、発熱のためトランジスタが破壊されることがある。
（3）A級電力増幅回路の電源効率は、50％以下である。
（4）B級電力増幅回路では、無信号時にコレクタ電流が流れず、電力の無駄を少なくすることができる。
（5）C級電力増幅回路は、高周波の電力増幅に使用される。

ポイント解説：誤りは(1)—コレクタ損失はコレクタ・エミッタ間電圧との積

コレクタ損失P_Cは、トランジスタのコレクタで消費される電力で、P_C＝コレクタ電流I_C×コレクタ・エミッタ間電圧V_CEで表される。(1)は「コレクタ・ベース間電圧との積」としているが、正しくはコレクタ・エミッタ間電圧なので誤り。よって答えは(1)。

他は正しい：(2)コレクタ損失が大きいと発熱でトランジスタが熱破壊されることがある（最大コレクタ損失を超えないよう注意）。(3)A級は無信号時にもコレクタ電流が流れるため効率が低く、理論最大効率は50％（実際はそれ以下）。(4)B級は無信号時にコレクタ電流が流れず（カットオフ点にバイアス）、無駄な電力消費が少なく効率が良い（理論最大78.5％）。(5)C級は導通角が小さく効率が高いが波形ひずみが大きいため、同調回路と組み合わせた高周波電力増幅に使われる。

問題の解説

STEP1　(1)が誤りの理由

コレクタ損失PC=IC×VCE（コレクタ・エミッタ間電圧）。「コレクタ・ベース間電圧」は誤り。

STEP2　他の選択肢の確認

(2)発熱で破壊、(3)A級効率50%以下、(4)B級は無信号時電流0で効率良、(5)C級は高周波電力増幅。いずれも正しい。

STEP3　結論

誤っているのは(1)。

答え：(1)

まとめ

(1)誤り	コレクタ損失=IC×VCE（エミッタ間電圧）
(2)	発熱で破壊されることがある（正）
(3)	A級効率は50%以下（正）
(4)	B級は無信号時電流0で効率良（正）
(5)	C級は高周波電力増幅（正）

▼あわせて解きたい関連問題
・エミッタ接地増幅回路の電圧利得と入力電流（電子回路24）：【理論】平成28年度 A問題13